3D打印齿轮用于血液检测仪

心血管疾病目前在全球死亡率依然很高。如果患者怀疑心脏病即将发作，那么立即检测血液中的肌钙蛋白水平很可能挽救其生命。虽然在实验室可以花几个小时内检测出血液中的肌钙蛋白，但Cor.Sync开发的测量仪只需要大约八分钟就能提供同样准确的结果。为了确保测量的高精度，设备中的步进电机系统的转子必须能够以小于0.1度的精度移动，而igus的3D打印齿轮的低惯性让这一切成为可能。

• 需要产品：轻便的齿轮用来提高步进电机系统的分辨率
• 制造工艺：选择性激光烧结（SLS）
• 要求：重量轻、耐磨、免维护、免润滑
• 材料：iglidur i3
• 所属行业：医疗设备
• 成功合作经验：克服专利技术的技术障碍，提高预测心脏病发作的精度

问题描述

为了准确记录血液中的肌钙蛋白浓度，厂家将一个步距角为0.9度的步进电机连接到两个串联的减速箱上，这两个减速箱的传动比都为100:1。而需要达到理论上0.00009度的分辨率，有一个明确阻碍，那就是金属齿轮的系统惯性。我们需要一种更轻的材料，让步进电机的扭矩足够克服系统的惯性。此外，医院工况具有特殊性，停机进行维护可能会让一些患者付出生命代价。这意味着，如果没有特殊情况的话，齿轮必须在没有润滑的情况下运行。此外，润滑剂可能对血液检测造成生物学干扰。

解决方案

由耐磨的iglidur i3塑料制成的3D打印齿轮，可以满足上述所有要求。在变速箱设计中，Cor.Sync一开始测试了几种金属材料。发现只有在刚润滑不久的时间内，它们的表现尚可。于是，设计改用为3D打印。依靠igus的3D打印服务，Cor.Sync终于可以减小惯性，实现了设计需求。除此之外，自润滑聚合物齿轮保证了系统免维护。

技术细节

血液检测从本质上其实是检测SPR光谱。肌钙蛋白浓度在1至100ng/L的临界范围内表明心脏病发作的风险增加。在Cor.Sync使用的技术中，步进电机需要能够在肌钙蛋白浓度为1ng/L时产生约0.009度的角度波动。因此，厂家选用0.9°步距角的步进电机与两个串联的减速箱配合。每个减速箱具有100:1的传动比，这样就能达到0.00009度的角偏移精度。然而，金属齿轮不适合这样的应用，因为它们相对于步进电机能够达到的扭矩来说太重了。igus的高性能聚合物的显著特点就是其低重量和耐磨性。

免润滑的igus产品

在医院环境中不适合使用润滑剂，因为它们可能会成为导致传染源传播的有利条件。因此，不仅是自润滑的iglidur i3齿轮，检测仪器还在设备的其他啊位置使用了免润滑igus部件。例如，光学系统由激光二极管和光电二极管组成，它们必须相互对准。为此，厂家将光学元件连接到用于drylin®W弧形轨道支架上，该支架能够在drylin W双轨上滑动，从而确保光学系统的同心度和对准性。